Le but d'un membrane cellulaire consiste à séparer le contenu de la cellule de l'environnement extérieur. Parce que la vie a évolué dans un environnement aqueux (aka aqueux), les cellules existent et contiennent de l'eau. Et parce que l'eau et les graisses/huiles ne se mélangent pas bien, les membranes se sont développées sur cette base.
Dans cet article, nous expliquons exactement ce qu'est la membrane cellulaire trilaminaire, pourquoi le modèle trilaminaire est formé et ce que la structure de la membrane cellulaire fait pour les cellules.
Molécules hydrophobes/non polaires vs. Molécules hydrophiles/polaires
Les grosses molécules constituées presque entièrement d'atomes de carbone et d'hydrogène sont appelées molécules non polaires ou hydrophobes « craignant l'eau ». Constitués de graisses, d'huiles, de cires et d'autres lipides, lorsqu'ils sont placés dans l'eau, ils ont tendance à se rassembler pour former des gouttelettes huileuses.
Les molécules contenant des groupes chimiques avec des atomes d'oxygène, d'azote et de phosphore ont de nombreuses charges positives et négatives séparées, c'est-à-dire qu'elles sont polaires. Étant polaires, ils se mélangent bien à l'eau, qui est également polaire, et sont donc appelés hydrophiles, ou « aimants de l'eau ».
Phospholipides: un type de molécule amphiphile
Le terme amphiphile désigne une molécule qui possède à la fois des propriétés hydrophobes et hydrophiles. L'exemple classique d'une telle molécule est un phospholipide. Le squelette d'un phospholipide est le glycérol, contenant trois atomes de carbone auxquels d'autres molécules peuvent être reliées par des groupes alcool (liaison ester, en terminologie chimique).
Lorsqu'une chaîne composée principalement d'atomes de carbone et d'hydrogène appelée acide gras est connectée à une ou plusieurs des trois positions du glycérol, la molécule est appelée glycéride. S'il existe trois de ces acides gras, il s'agit d'un triglycéride, qui est extrêmement hydrophobe. Lorsqu'il existe deux de ces acides gras, cela s'appelle un diglycéride. Cependant, si la troisième position est ensuite connectée à un groupe chimique appelé phosphate, la molécule est appelée phospholipide.
Le groupe phosphate d'un phospholipide, à son tour, peut être attaché à une autre unité chimique, qui peut être hautement polaire. Connue sous le nom de tête polaire de la molécule, cette entité se mélange bien à l'eau, tandis que la queue de la molécule, constituée de deux acides gras, est très hydrophobe. C'est à cause des différentes parties des phospholipides que se forme la structure de la membrane cellulaire.
Types de phospholipides
Alors que tout phospholipides se composent d'une queue hydrophobe, faite d'acides gras, et d'une tête polaire, ils diffèrent en fonction des longueurs de type des chaînes d'acides gras dans la queue et le composant de l'entité polaire attaché au groupe phosphate dans le diriger. Un exemple d'une classe de phospholipides sont les phosphatidylcholines, dans lesquelles le groupe chimique choline est l'entité polaire attachée au phosphate.
Synthèse des phospholipides
La synthèse des phospholipides a lieu dans le cytoplasme des cellules à côté d'une entité membranaire appelée réticulum endoplasmique (dans la division de la vie connue sous le nom d'eucaryotes). Le réticulum endoplasmique est recouvert d'enzymes qui assemblent les phospholipides à l'intérieur des vésicules. Ces vésicules bourgeonnent plus tard du réticulum endoplasmique et se déplacent vers la membrane cellulaire, où elles déposent les phospholipides et la structure de la membrane cellulaire se forme.
Formation de la membrane cellulaire trilaminaire
S'il y a un petit nombre de phospholipides, les queues se rassemblent avec les queues à l'extérieur, formant une micelle, une sphère avec un extérieur hydrophile dans l'eau et un intérieur hydrophobe. Cependant, si le volume de phospholipides augmente, des membranes se forment. La membrane cellulaire est connue sous le nom de membrane cellulaire trilaminaire ou de modèle trilaminaire car elle consiste en d'une couche de queues hydrophobes de phospholipides pris en sandwich entre deux couches de têtes hydrophiles.
Souvent, cependant, on l'appelle une bicouche, car elle est constituée de deux ensembles de phospholipides. Parce que chaque phospholipide se compose d'une queue hydrophobe et d'une tête hydrophile, pour s'échapper de l'eau environnement, les queues de nombreux phospolipides s'alignent et font face aux queues d'une seconde couche de molécules. Ainsi, une couche de têtes hydrophiles devient l'extérieur de la membrane cellulaire et une autre couche de têtes hydrophiles devient l'intérieur de la membrane cellulaire.
Le modèle trilaminaire décrit la même formation, mais indique que les groupes de tête hydrophiles « extérieurs » sont chacun une couche tandis que les groupes de queue hydrophobes à l'intérieur sont une couche, ce qui entraîne les trois distincts couches.